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基于卫星遥感等多源数据的发电厂CO_(2)排放分析

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1805-1815页

作者：付金杯李梦南徐炜达王宇萌李怀瑞尹捷杨昱锟卓俊玲生态环境部环境工程评估中心北京100041 北京英视睿达科技股份有限公司北京100073

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO_(2)排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证... 详细信息

应用烟羽分割、背景插值和高斯烟羽模型,使用轨道碳监测传感器(OCO-3)SAM模式在1年内的4次有效观测数据,估算了托克托电厂CO_(2)排放量,并利用年度核算报告结果、月度发电量与连续排放监测系统(CEMS)监测数据对卫星遥感估算结果进行验证.结果表明,2021年4次卫星过境时CO_(2)排放速率分别为1900.82、3353.96、2941.07和3701.71tCO_(2)/h,其不确定性分别为25.10%、20.27%、19.59%和29.52%,不确定性主要来源于气象数据、背景和其它排放源影响.CO_(2)小时排放速率卫星遥感反演结果和核算分配结果验证具有较好的一致性,相关系数R为0.822.电厂月度发电量及小时级在线监测数据分析结果表明,电厂活动水平具有明显的季节性变化和小时变化特征,其中与CO_(2)排放密切相关的月度发电量相对标准偏差可达14.55%,NOx小时排放量相对标准偏差可达12.35%.

关键词：大型燃煤电厂卫星遥感碳排放 SAM模式

电流密度和运行温度对PEM水电解制氢能耗的影响

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新能源进展 2024年第1期12卷 35-39页

作者：朱宁伟赵京辉谢海洋宋学平吉力强郭辉进安泰环境工程技术有限公司北京100081

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度... 详细信息

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度对PEM水电解制氢系统能耗的影响,探讨优化运行参数降低运行能耗的方法。结果表明,当电流密度为0.2~1.4 A/cm^(2)、运行温度为20~60℃,PEM水电解制氢系统单位能耗分别与电流密度、运行温度负相关。提高运行温度会引起电解电压下降,系统单位直流能耗显著降低。提高电流密度会造成系统单位直流能耗升高,而单位交流能耗降低。

关键词：质子交换膜水电解电流密度运行温度能耗

活性弹丸超高速撞击蜂窝夹芯板双层结构的损伤特性

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 81-94页

作者：任思远武强张品亮宋光明陈川龚自正李正宇北京卫星环境工程研究所北京100094 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100094

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化... 详细信息

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程,分析了蜂窝板的穿孔特性和结构内部各组件的损伤特征;数值模拟了撞击过程,分析了活性弹丸的超高速侵爆效应,获得了碎片云的膨胀运动规律,揭示了活性弹丸冲击-爆轰耦合效应对靶板的损伤机理。结果表明:活性弹丸在蜂窝板上形成较小的入射孔和较大的出射孔,出射孔直径随着撞击速度的提高而增大;蜂窝夹芯板入射孔、出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着活性弹体质量的增加而增大,入射孔直径不受蜂窝板厚度和蜂窝芯胞格直径的影响,出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着蜂窝板厚度的增大先增大后减小,随着蜂窝芯胞格直径的增大而增大;活性弹产生具有较高膨胀速度的高温碎片云,其膨胀速度随着撞击速度的提高而提高。活性弹的冲击-爆轰耦合效应增大了结构内部组件的毁伤面积。在2~6 km/s速度范围内,活性弹在蜂窝板上形成的出射孔直径约为铝合金弹的1.3~1.8倍,碎片云的膨胀速度是铝合金弹的1.8~3.2倍。相较于铝合金弹丸,活性弹丸增大了蜂窝夹芯板双层结构内部和后板的毁伤面积,提高了毁伤效能。

关键词：活性弹丸超高速撞击碎片云损伤特征冲击-爆轰耦合效应

规模化好氧堆肥底部曝气系统管道内流场仿真与试验

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农业工程学报 2024年第8期40卷 198-206页

作者：彭智昊郭兴强于双黄光群史苏安何雪琴中国农业大学工学院北京100083 青岛中海环境工程有限公司青岛266041

规模化好氧堆肥通过微生物的作用将较大堆体中的有机物质分解,转变成为稳定的腐殖质,是解决畜禽粪便污染问题实现其资源化利用的有效途径。底部曝气作为规模化好氧堆肥工程实施的关键研究对象。有效设计底部曝气系统可提高输氧效率,抑... 详细信息

规模化好氧堆肥通过微生物的作用将较大堆体中的有机物质分解,转变成为稳定的腐殖质,是解决畜禽粪便污染问题实现其资源化利用的有效途径。底部曝气作为规模化好氧堆肥工程实施的关键研究对象。有效设计底部曝气系统可提高输氧效率,抑制局部厌氧环境的形成,改善堆肥环境。该研究基于4种规模堆体(48、90、180、270 m^(3))所需风机和管道参数;建立了底部曝气系统流场模型,模拟分析了通风管道内及通风孔处的流速分布;并依据实例进行了深入分析。结果表明,对于较小规模堆体(48、90 m^(3)),不同布风方式对管道内和通风孔处流速分布的均匀性影响不大,而渐密布孔相比于均匀布孔可以提高其均匀性。对于较大规模堆体(180、270 m^(3)),可通过铺设多排管道的方式来提高其均匀性,其中四管相比于三管可以减少10%的动能损失;基于对工厂100 m^(3)堆体的实例仿真,发现仿真得到的流速与实际测量值没有显著差异,该研究结果可为后续工程建设提供理论依据和数据支撑。

关键词：堆肥仿真模拟规模化好氧堆肥底部曝气管道流速分布均匀性分析

基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1535-1551页

作者：周逸寰解强周红阳梁鼎成刘金昌中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

结构模型的构建是多孔炭材料结构表征、“构效”关系探究、吸附模拟研究等的前提和基础。本文对基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法、应用及特点进行了综述性评介,以挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)吸附净化用活... 详细信息

结构模型的构建是多孔炭材料结构表征、“构效”关系探究、吸附模拟研究等的前提和基础。本文对基于分子模拟的多孔炭材料结构模型构建方法、应用及特点进行了综述性评介,以挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)吸附净化用活性炭的选型需求为导向,分析各种模型构建方法的适用性。结果表明,由片段单元组装构成多孔炭结构的早期模型,能展现多孔炭材料的部分表观性质,但对多孔炭吸附性能的解析与机理阐释尚缺乏指导意义。多孔炭结构模型构建方法可归为仿真过程法和结构重建法,前者适于炭材料微观结构演变的研究,但所需算力高;后者通过拟合多孔炭的实验、表征数据、在一定约束条件下重建模型,其中的随机填充法可以针对性地调控模型的孔结构和官能团,应用于吸附模拟研究时有助于确定吸附特定VOCs的最优孔结构、筛选合适的活性炭,进而指导多孔炭材料的制备。然而,对包括随机填充法在内的结构重建法,尚需掌握量化调控结构模型孔结构、表面官能团的方法与关键参数,发展能够进行多参数、多指标“构效”关系研究的多尺度化模型,才能对多孔炭材料的实际应用提供指导。

关键词：分子模拟活性炭结构模型动力学模型随机填充法

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煤系沥青包覆再生石墨微观构造及电化学性能

煤炭学报 2024年第5期49卷 2507-2518页

作者：岳彦龙林雄超张玉坤高红凤张续春王永刚中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性。利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的“核壳”结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能。以... 详细信息

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性。利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的“核壳”结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能。以中温煤焦油沥青为原料,通过空气氧化和聚合交联制备得到高结焦值、高软化点的包覆沥青。通过液相包覆方法,考察了对再生石墨负极的包覆性能。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了再生石墨包覆形貌与界面微观结构变化,并对材料电化学性能进行了测试。结果表明,沥青包覆可有效完善再生石墨微观构造。随着沥青包覆量的增加,石墨表面缺陷减少,比表面积和孔容降低;炭化后包覆界面形成不定型碳层,包覆界面无序度随沥青包覆量的增加而升高。不定型碳包覆层的形成显著提高了石墨负极性能,包覆12%沥青的再生石墨比容量达到450 mA·h/g,相比未包覆石墨提升140 mA·h/g;沥青包覆石墨负极首次库伦效率增加11.5%,并且循环稳定性获得改善;在5 A·h下比容量提高至285 mA·h/g,相比未包覆再生石墨提高242.8 mA·h/g,倍率性能突出。

关键词：包覆沥青 “核壳”结构氧化交联液相包覆再生石墨

粉煤灰添加对城市多源有机废弃物联合堆肥效能及堆体细菌群落的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3638-3648页

作者：邹嘉成杜闫彬苏凯文于彩虹刘迎超王晨晨徐德卓中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

为实现粉煤灰和多源有机废弃物的高效资源化利用,采用好氧堆肥的方法,以厨余垃圾、鸡粪和锯末(15∶5∶2)混合原料为底物,添加底物总湿重的5%和10%的粉煤灰作为处理组(5%FA和10%FA),并以不添加粉煤灰作为对照处理(CK),通过测定联合堆肥... 详细信息

为实现粉煤灰和多源有机废弃物的高效资源化利用,采用好氧堆肥的方法,以厨余垃圾、鸡粪和锯末(15∶5∶2)混合原料为底物,添加底物总湿重的5%和10%的粉煤灰作为处理组(5%FA和10%FA),并以不添加粉煤灰作为对照处理(CK),通过测定联合堆肥过程中理化性质、养分元素和细菌群落结构的变化,探究不同粉煤灰添加量对联合堆肥的促进效果.结果表明,添加5%和10%粉煤灰可以显著提高联合堆肥的最高温度(56.6℃和56.9℃)并延长高温期持续时间(9 d),相较于对照处理,堆体总养分含量分别提高了4.09%和13.55%.在整个堆肥过程中,细菌群落结构发生了较大变化,各处理的细菌多样性均出现了明显的提高.在堆肥前期,变形菌门(Proteobacteria)是主要的优势门类,相对丰度在35.26%~39.40%之间.进入堆肥高温期,添加5%和10%粉煤灰处理中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度达到最高值,分别为52.46%和67.72%.芽孢杆菌属(Bacillus)和放线菌属(Thermobifida)是5%和10%粉煤灰添加量处理高温期的优势菌属,相对丰度分别为33.41%和62.89%(芽孢杆菌属)、33.06%和12.23%(放线菌属).冗余分析(RDA)结果表明不同理化指标对细菌群落均有不同程度影响,其中有效磷、速效钾、有机质以及pH是影响细菌群落结构的主要环境因子.综上,添加粉煤灰促进了城市多源有机废弃物联合好氧堆肥的无害化和腐熟化,优化了微生物群落结构,提高堆肥产品的质量和效率.

关键词：粉煤灰多源有机废弃物联合堆肥环境因子细菌群落结构

抚仙湖子流域尺度氮排放清单构建及关键源解析

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环境科学 2024年第4期45卷 2150-2159页

作者：王延杰梁启斌王艳霞侯磊陈奇伯王伟李晓琳高俊淑西南林业大学生态与环境学院昆明650224 云南蓝态环境工程有限公司昆明650051

对高原湖泊流域总氮(TN)污染的精准调控是预防湖泊水体富营养化的重要环节.但过去基于全流域尺度具体时点建立的流域TN排放清单,因忽略TN污染的时空异质性,导致关键因子识别不清,控源减排措施针对性不强等问题.以典型高原深水湖泊抚仙... 详细信息

对高原湖泊流域总氮(TN)污染的精准调控是预防湖泊水体富营养化的重要环节.但过去基于全流域尺度具体时点建立的流域TN排放清单,因忽略TN污染的时空异质性,导致关键因子识别不清,控源减排措施针对性不强等问题.以典型高原深水湖泊抚仙湖为例,通过资料收集和现场调查,根据上中下游子流域特征,建立子流域尺度TN污染负荷模型;结合GIS空间分析功能,构建抚仙湖流域1990~2020年25个子流域的TN排放清单,分析TN污染负荷时空分布特征及关键污染来源.结果表明:(1) 1990、 1995、 2000、 2005、 2010、 2015和2020年的抚仙湖流域TN污染负荷分别为933.43、 1 012.90、 1 090.25、1 096.93、1 075.69、996.27和514.80 t,点源污染负荷逐年递增,但面源污染负荷仍是其主要来源. TN面源污染负荷主要来自化肥施用,点源污染负荷主要来自于农村生活;(2)TN污染负荷在空间上呈放射状递减的特点,流域整体单位面积负荷为65~6 877 kg·km^(-2),下游子流域单位面积TN污染负荷(1 009~6 877 kg·km^(-2))远远高于上中游子流域(65~1 167 kg·km^(-2));(3)污染源在子流域上存在较强的空间异质性,其中化肥施用、农业面源和农村生活污染主要来自于北岸河外直沟、抚澄河和山涧河子流域;畜禽散养污染主要来自于东岸大提坎箐河、大箐河和石股箐河子流域.研究结果可为抚仙湖流域TN控源减排措施的实施、子流域差异化管理措施的制定和湖泊水质恶化预警提供一定的科学依据及技术支撑.

关键词：总氮(TN) 排放清单子流域关键源高原深水湖泊

典型有机化工厂污染地块氯代烃分布特征及基于蒙特卡洛模拟的风险评估

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 98-111页

作者：周礼洋上海申环环境工程有限公司上海建工环境科技有限公司

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,... 详细信息

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,浓度随着深度增加整体逐渐降低,土壤和地下水中三氯乙烯的污染程度最严重,污染羽主要集中在地块西南部和西北部。三氯乙烯和氯仿是造成健康风险的主要污染物,土壤中三氯乙烯致癌风险大于10^(-6)的概率为87.2%,危害商大于1的概率为71.76%,氯仿危害商大于1的概率为81.28%。每日土壤摄入量对土壤致癌风险的敏感性最大(31.9%),皮肤表面黏性系数对地下水致癌风险和危害商的敏感度最大,分别为16.9和23%。吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物是造成土壤致癌和非致癌风险的主要暴露途径,吸入室内来自地下的气态污染物途径是造成地下水致癌和非致癌风险的主要暴露途径。

关键词：氯代烃污染特征健康风险概率蒙特卡洛模拟